Ličio akumuliatorių elementų našumo šuolis visada rėmėsi nuolatiniais medžiagų technologijos proveržiais. Pasaulinių mokslinių tyrimų ir pramonės, teigiamų elektrodų medžiagų, neigiamų elektrodų medžiagų, separatorių ir elektrolitų naujovės skatina akumuliatorių ląstelių raidą didesnio energijos tankio, ilgesnio ciklo tarnavimo ir geresnio saugumo raidai. Ši visos grandinės medžiagos naujovė suteikia pagrindinę naujų energetinių transporto priemonių, energijos kaupimo ir kitų laukų varomąją jėgą.
1 teigiamas elektrodo medžiaga: didelės talpos ir stabilumo balansavimas
Kinijos „Aukšto nikelio trišakio“ maršrutas ir toliau praleidžia. NCM911 teigiama elektrodų medžiaga (su nikelio kiekiu 90%), kurią sukūrė tam tikra įmonė, turi 220 mAh/g specifinę talpą, tai yra 10% didesnė nei NCM811, o akumuliatoriaus elemento energijos tankis viršija 800Wh/L. Per „monokristalinį+dangą“ procesas: antrinės dalelės yra suskaidytos į pavienius kristalus (dalelių dydis 3 μm), o paviršius padengtas LIPO3 plona plėvelė (storė 2Nm). Po 500 ciklų talpos sulaikymo greitis siekia 90%, išsprendžiant aukšto nikelio medžiagų struktūrinio griūties problemą. Aukštoje - elektrinės transporto priemonės akumuliatoriuje ši medžiaga įgalina daugiau nei 1000 kilometrų atstumą.
Kobalto nemokamų katodų naujovės JAV sumažina išlaidas. Ličio mangano geležies fosfato (LMFP) teigiamas elektrodas, kurį sukūrė „Tesla“, padidino savo specifinę talpą nuo 170 mAh/g LFP iki 190 mAh/g, dopuodamas mangano elementu (20%), tuo pačiu padidindama įtampos platformą 0,2 V. Jo „skystis - fazės sintezė“ Procesas sumažina medžiagų sąnaudas 30%, palyginti su NCM, ir jame nėra kobalto elemento (siekiant išvengti išteklių rizikos). Testai parodė, kad ląstelių, naudojančių LMFP, talpos sulaikymo greitis yra 85%, esant - 20 laipsnių, tai yra 15% didesnis nei LFP ir tinkamas žemos temperatūros scenarijams.
2 Neigiama elektrodų medžiaga: Silicio atėjimas - pagrįsta era
Japonijos komercinis proveržis „Silicio anglies kompozitų“. Silicio anglies neigiamas elektrodas, sukurtas „Panasonic“ (su 20%silicio kiekiu), turi 600mAh/g savitąjį talpą, ty 1,5 karto didesnį nei grafito neigiami elektrodai, ir padidina akumuliatoriaus ląstelių energijos tankį 20%. Projektuojant „nano silicio daleles+anglies dangą“: silicio dalelių dydis kontroliuojamas 50 nm (siekiant išvengti tūrio išsiplėtimo ir suskaidymo), o paviršius padengtas kieto anglies sluoksniu (storio 5 nm). Po 200 ciklų pajėgumų išlaikymo procentas siekia 85%. Neigiamas elektrodas buvo pritaikytas tam tikroje elektromobilių akumuliatoriuje, kurio akumuliatoriaus pakuotėje yra 300Wh/kg energijos tankis.
Europos „titano pagrįstas neigiamas elektrodas“ daugiausia dėmesio skiria saugai. Ličio titanato (LTO) neigiamas Vokietijos kompanijos elektrodas turi nulinę deformacijos charakteristikos (tūrio pokyčio greitis<1%), with a cycle life exceeding 30000 times, which is 10 times that of graphite. Although the specific capacity is only 175mAh/g (lower than graphite), it can be fully charged to 80% in 10 minutes at a high rate of 10C, and can still function normally at -40 ℃. In energy storage cells, the LTO negative electrode extends the system's cycle life to 15 years, which is twice as long as traditional cells and suitable for grid level energy storage scenarios.
3 diafragma ir elektrolitas: nematoma saugos ir laidumo garantija
Pietų Korėjos „padengta membrana“ padidina atsparumą aukštai temperatūrai. „LG Chem“ keramikinė diafragma (substratas PP, padengtas Al ₂ O3 storiu 3 μm), padidėjo atsparumas temperatūrai nuo 160 laipsnių iki 200 laipsnių, o punkcijos stiprumas yra 300 GF, ty 50% didesnis nei įprastos diafragmos. Atliekant šiluminį bėgimo testą, diafragma gali atidėti akumuliatoriaus elemento trumpojo jungimo laiką iki 15 minučių, perkant akumuliatorių sistemos saugos reakciją. Jo „nanoporo“ dizainas (kurio porų dydis yra 0,1 μm) padidina jonų laidumą 10% ir sumažina akumuliatoriaus elemento vidinį atsparumą.
Kinijos liepsnos suklydimo elektrolitas “įveikia saugos skausmo taškus. „LIFSI+fosfato esteris“ elektrolitas, kurį sukūrė tam tikra įmonė, pridedant 10% antipireną (trietilfosfato esteris), padidina elektrolito uždegimo tašką nuo 180 laipsnių iki 300 laipsnių, nepaveikdamas jonų laidumo (palaikant 10m/cm). Atliekant adatos punkcijos testą, akumuliatoriaus elementai, naudojantys šį elektrolitą, tik dūmų ir nesprogti, ir praėjo UL94 V - 0 sertifikavimas. Tuo pačiu metu elektrolitas leidžia akumuliatoriaus elementui išlaikyti 70% talpos sulaikymo greitį –30 laipsnių, išplėsdamas žemos temperatūros ribas.
Ličio akumuliatorių elementų materialinė naujovė keičiasi nuo „vienos medžiagos optimizavimo“ prie „visiško sistemos bendradarbiavimo“. Ateityje, kai kietųjų - būsenų elektrolitų (jonų laidumas, viršijantis 10 ⁻ s/cm), ir retųjų metalų laisvų elektrodų brandą, akumuliatoriaus elementai pasieks aukščiausią tikslą - „1000Wh/L+ciklo“ energijos tankį - 1000Wh/L+ciklo tarnavimo laiką 100000 kartų+absoliučią saugą “, išdėstydami„ 1000Wh/L+ciklo “energijos tankį naujos energijos pramonės augimą.